Оптимизация параметров системы ремонта автомобилей Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

радиосвязи. Имеет 35 опубликованных работ. e- Статья поступила 18.06.2010 г.

mail: yurev119@rambler.ru.

УДК 629.083

ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ РЕМОНТА АВТОМОБИЛЕЙ

В.И. Гурдин, А.В. Бердюгин

Аннотация. Разработана и предложена принципиальная схема оптимизации параметров системы ремонта автомобилей теоретическими методами.

Ключевые слова: оптимизация, целевая функция, система ремонта, математическая модель.

Под параметрами системы понимаются величины, характеризующие ее свойства. Оптимизация параметров системы ремонта заключается в установлении таких значений этих параметров и такого их изменения во времени, при которых достигается максимально возможная в определенных условиях эффективность. Оптимизация параметров системы ремонта включает изучение составляющих элементов системы; составление модели исследования; получение численных значений исходных данных; разработку, отладку программ вычислений; составление плана исследований; осуществление исследований; анализ исследований; корректировку (при необходимости) модели и проведение повторных исследований; формирование рекомендаций.

Оптимизацию параметров системы ремонта можно проводить теоретическими, экспериментальными и экспериментально-теоретическими методами.

При формулировании целей оптимизации Ц пользуются одним из следующих принципов:

и Э

Ц =------> max,

З

Ц = З ^ min ,

Ц = Э ^ max, где Э - эффект от функционирования системы;

З - затраты на функционирование системы.

При проведении исследований по оптимизации параметров системы ремонта накладываются определенные ограничения. Имея целевую функцию и ограничения, можно составить математическую, модель оптимизации.

Типовая схема оптимизации параметров теоретическими методами (рис. 1) состоит из следующих блоков:

1 - блок исходных данных для получения: а - зависимости эффекта (Э) от оптимизируе-

мых параметров (Р,), времени их введения ^В), периода действия (ТД) и текущего времени;

б - зависимости затрат (3) на разработку, производство, эксплуатацию и ремонт автомобилей и их составных частей;

в - зависимости цели производства ремонта от эффекта затрат и времени; зависимости параметров системы от научнотехнических возможностей (ограничения) - Е;

д - зависимости параметров системы от производственных возможностей, материально-технического снабжения запасными частями, комплектующими изделиями, обеспеченность кадрами и т. д. - НР;

2 - блок составления зависимостей а, б, в, г, д;

3 - блок прогнозирования изменения исходных данных зависимостей в будущий период времени;

4 - блок составления целевой функции (Ц) и ограничений (Е и НР) по зависимостям а, б, в, г, д;

5 - блок вычисления оптимальных параметров по целевой функции и ограничениям блока 4;

6 - блок оценки применимости модели, коррекции исходной информации и способов учета связей между параметрами, их изменений во времени и других факторов;

7 - блок непосредственного прогнозирования отдельных параметров;

8 - блок принятия решения по корректировке модели;

9 - блок принятия решения по параметрам системы.

Построение рациональной системы ремонта необходимо базировать на научно обоснованных данных: о видах ремонта, периодичности их проведения, перечне выполняемых операций, трудоемкости, производственных средствах [1].

Техника построения системы сводится к группированию видов работ по периодичности

(рис. 2). Данные о периодичности работ полу- данных опытной и повседневной экс-

чают по результатам стендовых и дорожных плуатации автомобилей. испытаний, из статистических обобщений

1 2 _ _ 4

5 5

Составление исходных 2-±Е исимостеи: Затраты _ _

Полу- чение входной Э Прогнози- Э Форма-

— —

Эффекты £ изменения '1

Связи и.1 у параметрами _ — цел ев ой

инфор- Н а учно те х ннчес кие Е исходных Е функции

мации возможности Н зависи- н и

Ограничения Е гиде ограни-

неравенств

чении

Изменение

входной

информации

Изменение ^ зависимостей

Дополнительная

информация

Процесс

изменения

параметров

Л

Целевая

функция

Ц (Р + кР,...,Р +ДР,...)

Принятие решения по корректировке модели

щ

Ограничения

Вычисление

Прогнозирование

отдельных

параметров

Дополнительная информация

6 У

Оценка Принятие

модели решения

Дополнительная

информация

Рис. 1. Принципиальная схема оптимизации параметров системы ремонта теоретическими методами

Виды работ Периодичность, тыс. км

2 О 4 О 6 О 8 0 О 2 О 4 О 0

Очистные —

Диагностические —

Регулировочные —

Крепежные —

Смазочные —

Разборочно-сборочные:

при замене деталей,

при замене узлов,

при замене агрегатов,

при восстановлении ресур-

са

Ремонтные:

арматуры, оперения,

базисных деталей,

небазисных деталей

Группы работ 1 2 3 3 4 5

Рис. 2. Схема построения системы

По результатам группирования работ по срокам выполнения определяются виды ремонта автомобилей, периодичность и перечень операций при каждом ремонте.

Группирование работ проводится по каждому агрегату и автомобилю в целом. Близкие друг другу по периодичности работы округляются в сторону уменьшения. В приведенном примере (рис. 2) все работы можно объединить в следующие группы:

1 - через 3,5 - 5 тыс. км - ТО-1;

2 - через 14 - 20 тыс. км - ТО-2;

3 - по потребности - текущий ремонт агрегатов и автомобиля;

4 - через 120 тыс. км - капитальный ремонт отдельных агрегатов;

5 - через 200 тыс. км капитальный ремонт автомобиля.

Периодичность проведения технических обслуживании и ремонтов зависит: от кон-

технического обслуживания и ремонта струкции автомобилей, надежности их составных частей, климатических и дорожных условий эксплуатации, качества обслуживания и вождения, применяемых сортов горючесмазочных материалов, условий использования [1].

Трудоемкость выполнения операций при каждом из видов технического обслуживания и ремонта рассчитываются применительно к определенному производству.

Эффективность функционирования системы ремонта (рис. 3) зависит от параметров входа, выхода, производственных средств и управления. Основными параметрами входа являются: поток требований на ремонты, распределение этого потока по маркам автомобилей, видам ремонта, характеристики ремонтного фонда по видам работ и трудоемкости.

Неисправные автомобили Производственные средства, Процесс ремонта Исправные автомобили

Вход Выход

Запасные части Неисправные детали

Управление Ограничения

Получение информации, ее переработка, принятие решений, контроль Нормативы, нормы, ТУ, Положения

Рис. 3. Принципиальная схема функционирования системы ремонта

Выходящий поток характеризуется: потоком отремонтированных автомобилей, распределением их по маркам, качеством выполнения ремонтных работ, надежностью отремонтированных автомобилей, трудовыми и материальными затратами, общей себестоимостью ремонта.

Превращение неисправных автомобилей в исправные осуществляется производственными средствами, которые характеризуются ведомственной принадлежностью, специализацией, производственной мощностью, адаптацией к смене обстановки.

Ограничениями в системе являются: себестоимость, расход трудовых и материальных ресурсов на единицу ремонта, специализация производственных средств, их мощность, размещение по территории, ведомственная принадлежность, размеры поставок материалов, запасных частей, комплектующих изделий и др.

Исходными данными для проектирования рациональной системы ремонта автомобиля являются [3]:

- значения доремонтных и межремонтных ресурсов автомобилей и их агрегатов;

- численность, возрастной состав, техническое состояние парка по маркам автомобилей, его разбивка на группы эксплуатации;

- интенсивность и условия эксплуатации автомобилей;

- средняя трудоемкость единичного ремонта изделий, поступающих в ремонтные средства;

- порядок финансирования и возмещения затрат на построение и функционирование ремонта;

- размещение ремонтного фонда по территории, обслуживаемой системой ремонта, порядок и календарные сроки его поступления на ремонтные предприятия;

- наличие и резервы трудовых ресурсов в районах функционирования системы ремонта;

- правовые нормы взаимоотношений с автотранспортными предприятиями, органами снабжения, и другими организациями;

- достижения науки и практики по организации производства, технологии выполнения ремонтных работ, управлению и другим вопросам деятельности ремонтных предприятий и объединений.

На основе этих исходных данных можно провести расчет элементов подсистемы капитального ремонта автомобилей.

Выход автомобилей в ремонт обусловливается предельно допустимыми отклонениями параметров технического состояния автомобилей и их составных частей.

Установление предельно допустимых отклонений параметров технического состояния составных частей автомобиля производят по одному из следующих критериев: техническому, технологическому, экономическому. Как правило, предельное состояние деталей и сопряжений устанавливается по одному критерию, другие являются вспомогательными. Для передаточных механизмов автомобиля основным критерием является технический (наступление форсированного износа), для органов управления и тормозов - технологический (качество работы), для двигателя и автомобиля в целом — экономический критерий.

Определение оптимального допустимого отклонения параметра технического состояния составных частей автомобиля производятся по следующей методике [2]. В процессе эксплуатации через определенные наработки ^ составные части диагностируют и определяют потребность в ремонте из условия:

и1^к ) > Do , или ) < Do ,

где и1(1К) - значение параметра технического состояния; Do - допустимое отклонение параметра технического состояния.

При этом может оказаться, что:

- ресурс составной части автомобиля меньше наработки до первого контроля (в механизмах наблюдается форсированный износ);

- остаточный ресурс, оставляемый для работы составной части автомобиля, меньше межконтрольной наработки (автомобиль выйдет в текущий ремонт до контрольной проверки);

- ресурс составных частей автомобиля используется полностью (автомобиль будет выходить в ремонт в планируемые периоды).

Изменение допустимого отклонения параметра технического состояния или межконтрольной наработки влияет на вероятность отказа составных частей автомобиля

Q(Do, Iк ) и на их средний, фактически используемый, ресурс 1ф (Оо, 1к).

Любое изменение Do или 1К улучшает

один из показателей Q(D0, ¡к) или 1ф Фо, 1К )

одновременно ухудшая другой.

Оптимальное допустимое отклонение параметра технического-состояния из условия обеспечения минимума удельных издержек на эксплуатацию и ремонт при заданной межкон-трольной наработке определяется минимумом следующей функции:

Фо ) =

Ш1П

0<0<и,

А ■ Q ■ D0 + с[1 - Q(D0)]

• +

<ф ) іф фо)

фо

При любом Do < 1 вероятность отказа Q(Do) < 1, а средний, фактически используемый ресурс составной части Iф(Do) < Тср. Вероятность отказа вычисляется по фор-

муле

Q(D0 ) = Е

Fr

V со у

- F„

С

где Fo - нормированная и центрированная

функция нормального распределения случайной величины; i -порядковый номер межкон-трольного периода;

1 С

п =-------------; с0 = —

1 - D 0 і

о м

где Go - среднее квадратичное значение ресурса автомобиля.

Допустимые отклонения параметров и остаточный ресурс составных частей агрегатов определяется на основе подконтрольной эксплуатации определенного количества автомобилей, в процессе которой фиксируются изменение параметров во времени и от пробега, а также экономические затраты на техническое обслуживание и ремонт.

В качестве показателей ресурса и наработки элементов на отказ принимают: средний ресурс; коэффициент вариации ресурса; наработку на отказ; наработку до момента контроля; наработку между техническими об-служиваниями и ремонтами.

В качестве характеристик изменения параметра технического состояния составной части агрегата принимается: номинальное значение параметра; предельное значение параметра; изменение параметра в процессе приработки; изменение параметра через определенные подконтрольные наработки, а также при технических обслуживаниях и ремонтах; среднее квадратичное отклонение параметра и показатель степени, функций.

В качестве экономических характеристик технического обслуживания и ремонта принимают: средние издержки на диагностирование составной части по данному параметру; средние издержки на предупредительное восстановление, в которые входят издержки на проверки, регулировки, ремонт с целью доведения параметра до номинального значения; средние издержки на устранение отказа составной части по данному параметру.

Условия эксплуатации автомобилей, влияние климата и другие особенности учитывают при расчетах ресурсов с помощью поправочных коэффициентов.

Трудоемкость единичных ремонтов автомобилей зависит от конструкции и технического состояния автомобилей, специализации и мощности ремонтных предприятий, уровня организации и механизации труда, объема, восстановления изношенных и поврежденных деталей, применяемой технологии и оснащения производства необходимым оборудованием.

При проектировании системы, в которой предусмотрен ремонт новых моделей автомобилей, нормы времени определяют по статистическим данным о нормах на ремонт основ-

ных моделей автомобилей с учетом коэффициента приведения [1].

Коэффициент приведения KП определяется по формуле:

Кп Ц-

где G1 - масса новой модели автомобиля;

G2 - масса модели, принятой за аналог;

Л - поправочный коэффициент,

Л = 0,95, если; G1 > G2;

Л =1,05, если G1 < G2 .

Так же учитывается влияние на трудоемкость других факторов.

Проектную трудоемкость рассчитывают по формуле

т = Т • К • К • К • К

1П 1i КП КМ КС Кi ,

где 1 - трудоемкость ремонта модели, принятой за аналог; КМ, КС, К — коэффициенты, учитывающие соответственно мощность, специализацию и оснащенность ремонтных предприятии.

Оценка эффективности функционирования системы производится по количественным, качественным и экономическим показателям, что позволяет определить производительность, стоимость, фондовооруженность системы, трудоемкость и себестоимость ремонта, качество и надежность отремонтированных автомобилей, время нахождения автомобилей в системе и др.

Библиографический список

1. Маслов Н. Н. Эффективность и качество ремонта автомобилей - 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Транспорт, 1995. - 304с.

2. Писарев И. С. Перспективы создания информационных систем в ремонте агрегатов автомобилей / В. Н. Катаргин, И. С. Писарев // Сб. научных трудов Вестник Краснояр. гос. техн. ун-та Вып. 34. Транспорт. - Красноярск, 2004. - С. 164-168.

3. Трегуб Г. Г., Дюмин И. Е. Ремонт автомобилей: Учебник для вузов./ Под ред. И.Е. Дюмина. М.: Транспорт, 1995. 280с.

Optimization of parameters of system of car repairs

A.V. Berdyugun, V.I. Gurdin

The scheme of optimization of parameters of system of car repairs is developed by theoretical methods.

Гурдин Виктор Иванович - д-р техн. наук, профессор кафедры «Эксплуатация и ремонт автомобилей» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - изучение процессов получения композиционных материалов. Имеет 130 опубликованных работ. e-mail: gurdin_vi@bk.ru

Бердюгин Александр Владимирович - аспирант кафедры «Эксплуатация и ремонт автомобилей» Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. Основное направление научных исследований - оптимизация ремонта агрегатов автомобиля. Имеет 3 опубликованные работы. e-mail: xandr7@bk.ru.

Статья поступила 22.09.2010 г.

3